Question

7．李明和小亮利用如圖（甲）所示的電路探究“電流與電阻的關(guān)系”．已知電源電壓為6V且保持不變，實(shí)驗(yàn)用到的電阻R的阻值分別為10Ω，15Ω，20Ω，25Ω．
（1）李明根據(jù)圖（甲）所示的電路圖，將圖（乙）中的實(shí)驗(yàn)器材連接成實(shí)驗(yàn)電路，小亮在檢查時(shí)認(rèn)為，從實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)看，實(shí)驗(yàn)電路上有一根導(dǎo)線(xiàn)連接錯(cuò)了，建議李明改接．
①請(qǐng)?jiān)诮渝e(cuò)的那根線(xiàn)上打×
②另畫(huà)一根導(dǎo)線(xiàn)，使電路連接正確；
③如果不改接這根導(dǎo)線(xiàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響是：不能測(cè)出定值電阻兩端的電壓（具體說(shuō)明是什么影響）．
（2）李明將電路改接正確后，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V，并記下電流值．接著斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，取下5Ω電阻，改接10Ω的電阻（滑動(dòng)變阻器滑片位置未動(dòng)），此時(shí)電壓表的示數(shù)為3.5V，若要得到正確的數(shù)據(jù)，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片向右端移動(dòng)（選填“左”或“右”），直至電壓表的示數(shù)為2.5 V，再次記下電流值．若要完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為35Ω．
（3）小亮在改接正確電路的基礎(chǔ)上將電阻換成小燈泡，進(jìn)行測(cè)小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為2.5V．小亮移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，記錄多組小燈泡兩端不同的電壓及對(duì)應(yīng)的通過(guò)小燈泡的電流值如表．
其中第3次電流表的示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為0.2 A．分析數(shù)據(jù)時(shí)，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)表格中有個(gè)數(shù)據(jù)（電流）異常．這個(gè)異常的數(shù)據(jù)應(yīng)該改為0.16A．出現(xiàn)這種差錯(cuò)的原因是電流表接的是小量程卻按大量程讀數(shù)；．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6
電壓/V	0.5	1	1.5	2	2.5	3
電流/A	0.10	0.80		0.23	0.25	0.26

（4）由表可知，小燈泡正常工作時(shí)的燈絲電阻為10Ω．小亮認(rèn)為使測(cè)得的燈泡的電阻值更準(zhǔn)確應(yīng)該根據(jù)各組數(shù)據(jù)算出電阻，并取平均值，他的說(shuō)法錯(cuò)誤（選填“正確”或“錯(cuò)誤”），理由燈絲的電阻隨溫度的變化而變化，不可求平均值．

Answer 1

分析 （1）由圖乙可知，電流表測(cè)通過(guò)R的電流，電壓表測(cè)R和滑動(dòng)變阻器兩端的電壓之和，實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓表應(yīng)測(cè)R兩端的電壓；
（2）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電壓不變，改變電阻，根據(jù)串聯(lián)分壓特點(diǎn)并結(jié)合歐姆定律進(jìn)行分析解答；
（3）根據(jù)電流表量程和分度值讀出示數(shù)；分析表中數(shù)據(jù)，找出異常的數(shù)據(jù)并分析原因；
（4）根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算小燈泡正常工作時(shí)的燈絲電阻；燈絲的電阻隨溫度的變化而變化，不可求平均值．

解答 解：（1）①②由乙圖可知，電壓表并聯(lián)在電阻R與滑動(dòng)變阻器的兩端（測(cè)總電壓），電壓表連接錯(cuò)誤，應(yīng)并聯(lián)在電阻R兩端，修改后實(shí)物圖如下：

③由圖乙可知，如果不改接這根導(dǎo)線(xiàn)，電壓表測(cè)電阻R和滑動(dòng)變阻器的總電壓，對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響是：不能測(cè)出定值電阻兩端的電壓；
（2）當(dāng)5Ω的電阻連入電路中時(shí)，電壓表的示數(shù)為2.5V，
電源電壓為6V，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為3.5V，
根據(jù)串聯(lián)分壓特點(diǎn)可得：$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，即$\frac{2.5V}{3.5V}$=$\frac{5Ω}{{R}_{滑}}$，解得R_滑=7Ω，
當(dāng)取下5Ω電阻，改接為10Ω的電阻（滑動(dòng)變阻器滑片位置未動(dòng)）時(shí)，設(shè)此時(shí)電阻兩端電壓為U，
根據(jù)串聯(lián)分壓特點(diǎn)可知：$\frac{U}{6V-U}$=$\frac{10Ω}{7Ω}$，解答U=3.5V；
探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電壓不變；取下5Ω電阻改接10Ω的電阻，電阻變大，電阻兩端電壓變大，據(jù)串聯(lián)分壓特點(diǎn)可知，要保持電阻兩端的電壓不變（即電壓減小為2.5V），應(yīng)增大變阻器兩端的電壓，應(yīng)增大變阻器接入電路的阻值，故應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)，直至電壓表的示數(shù)為2.5 V；
若要完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)改接25Ω的電阻時(shí)，
由于電阻兩端電壓不變，據(jù)串聯(lián)分壓特點(diǎn)可知：$\frac{2.5V}{3.5V}$=$\frac{25Ω}{{R}_{滑}′}$，解得R_滑′=35Ω；
（3）由圖丙可知，電流表量程為0～0.6A，分度值為0.02A，讀數(shù)為0.2A；
經(jīng)分析可知，表中數(shù)據(jù)“0.80A”錯(cuò)誤，應(yīng)為“0.16A”，原因是電流表接的是小量程卻按大量程讀數(shù)；
（4）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為2.5V，電流為0.25A，
則小燈泡正常工作時(shí)的燈絲電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω，由于燈絲的電阻隨溫度的變化而變化，不可求平均值，故小亮說(shuō)法錯(cuò)誤．
故答案為：（1）①②如圖所示；③不能測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓；
（2）3.5V；右；電壓表的示數(shù)為2.5 V；35；
（3）0.2；0.16；電流表接的是小量程卻按大量程讀數(shù)；
（4）10；錯(cuò)誤；燈絲的電阻隨溫度的變化而變化，不可求平均值．

點(diǎn)評(píng) 本題探究電流與電阻的關(guān)系，考查電路的連接、操作的過(guò)程、電表的讀數(shù)、器材的選擇及數(shù)據(jù)分析，綜合性較強(qiáng)，有一定難度．